材料化学范文

材料化学篇1

与图1不同，铁有三种固态，分别是α-Fe、γ-Fe和δ-Fe，其中γ-Fe为密排面心立方结构，α-Fe和δ-Fe为体心立方结构。并且，图2中有三个三相点，分别为气-液-δ-Fe；气-γ-Fe-δ-Fe和气-γ-Fe-α-Fe。通常情况下，Fe是磁性的α-Fe，组织类型有铁素体、珠光体和贝氏体等；通过成分和工艺控制常温下可得到γ-Fe，如奥氏体不锈钢304、310等。Fe的p-T相图的讲解，增强学生识别单组分相图的能力。课堂上通过工业生产实例，加深了同学们对Fe的认识；并建立了物理化学相图知识与学生专业—金属材料之间的联系。解决学生“材料专业为什么学物理化学？”的困惑。

2两组分液态完全互溶系统的相图

虽然二组分系统的气—液平衡相图依据组分在液态的互溶情况各有其特点，但液态完全互溶系统构成了这部分内容的学习基础[4]。对于这种相图，我们除了让学生掌握相图中各相区的组成、相态和杠杆规则外，还注重让学生学习气相线和液相线的绘制方法和细节信息。其绘制过程如图3所示，先配制不同比例的二组分混合物，再升高温度测试混合物的熔点，通过描点—连线得到相图。从而培养学生设计实验绘制相图读取相图细节信息的全面能力。通过学习绘制相图，可使学生对相图的全部信息有较深刻的认识、理解及较好的运用。为了便于学生掌握此类相图及其应用，在教学中我们通过物相点随温度的变化的实例，讲解其液相与气相及组成在该过程的演变情况。重点分析了第一个气泡点产生的压力、组成及最后一滴混合液消失的压力、组成，以及其逆过程这一难点。并将相图理论与工业精馏装置联系起来，激发学生对该部分内容的学习兴趣。

3具有转变温度的二组分固态部分互溶、液态完全互溶的液固平衡相图

具有转变温度的二组分固态部分互溶、液态完全互溶的液固平衡相图，是学生学习中最难掌握的内容。我们通过讲解物相点的降温过程的物相变化和步冷曲线的绘制，并借助动画展示具体过程，使该部分内容更加形象和生动，便于理解和掌握。同时，提高了学生的学习兴趣和动手能力。

4相图在金属材料中的应用

4.1在金属材料设计中的应用在工业生产和科研实践涉及到的金属材料通常为多组分的平衡系统，所以其相图更为复杂。为了得到材料的拟服役性能，需要对材料进行设计和加工。相图在材料设计中起着至关重要的作用，例如，在设计奥氏体不锈钢时，为了得到单一奥氏体组织，需扩大相图中奥氏体区，使其在冷却过程中不发生γ-Feα-Fe的转变。根据相图，改变系统的组成，增加稳定奥氏体元素，如Ni、C等是最常用的方法。当然，为了系统的平衡，其他元素也需做相应的改变。应用相图时，为了提高设计组织的准确性，需要考虑平衡相图与实际相图的差别。

4.2在金属材料加工中的应用在金属材料的热加工过程中，随着加工温度的不同，其物相也发生相应的变化。可通过控制轧制参数和冷却过程，改变材料的相变温度和组织类型，得到高性能的金属材料。例如，在钢铁生产中，热轧钢板控制轧制与控制冷却(TMCP)工艺，通过加大压下量增加累积位错，为相变过程提供更多的高能量相变形核点，以得到细小晶粒组织，提高钢的强韧性。通过控制冷却速率，可改变相变后的组织形态，在650℃以上发生相变得到珠光体和铁素体组织，在450~600℃区间主要得到贝氏体组织的钢材，在更低温度下发生相变得到马氏体组织，不同的组织赋予材料的不同的性能[5]。4.3在金属热处理中的应用相图不仅在金属材料的设计和加工中具有指导下作用，而且在材料的热处理过程中也具有重要的应用价值。例如，在金属材料的退火、淬火和正火中具有重要作用。淬火过程主要是控制冷却速率，使相变温度发生在较低温度区，得到低温转变组织。正火温度需在γ-Fe相区，需要根据相图和化学成分判断其奥氏体化温度，从而确定正火的加热温度。严格的说，确定热处理的升温速率和降温速率也需要参考相应的相图。通过相图在金属材料领域的应用的介绍，学生对本专业和学习物理化学的重要性均有了清晰的认识，他们的学习积极性也显著提高。

5结语

相图在金属材料领域中起着非常重要的作用，本文将日常生活、作者在钢厂的工作经历、科研实践及相关相图知识链接至课堂，通过提出问题，实例讲解和动画演示等多种形式组织教学，建立金属材料专业与物理化学相图之间的内部联系，便于金属材料专业的学生掌握较广阔、深入的物理化学知识，以期为学生正确理解和应用相图提供指导。

材料化学篇2

在无机化学实验教学考核的过程中，仅凭实验报告成绩和期末考试成绩，不能准确地衡量学生的实际实验能力。为了科学地评估学生的实验能力，需要优化传统的实验课程考核体系，建立全面的无机化学实验综合考核办法。将学生的课程成绩分为实验过程成绩、实验报告成绩、实验理论考试成绩，单项成绩不合格，则总成绩不合格。这种考核方式促使学生认真地对待每个实验环节，有效地提高了学生的综合实验素养。实验过程成绩是教师在指导学生实验过程中，根据学生实际操作情况给出的评价;实验报告成绩主要是根据学生的预习实验报告和实验报告书写、数据处理及分析等来评判;在实验理论考试中，除了常见考题外，还结合材料化学专业特点，增加了实验方案设计等考核内容，突出了综合实验能力和创新能力的考核，促进学生实验能力的全面发展。

2创建适合材料化学专业发展需求的无机化学实验教学模式

进入21世纪以来，材料科学发展愈加迅速，新材料、新技术、新产品不断问世，与此相适应，对材料化学人才培养也提出了新的要求。材料化学专业无机化学实验授课模式必需紧跟时展步伐，及时调整课程结构与内容，引入学科发展的最新成果，介绍学科内容中的多种学术观点及学术背景和发展动态，开阔学生学术视野，提高学生的学习兴趣。教无定法，教要得法。要使课程教学生动活泼，教师必须不断更新教学内容，创新教学方法与手段，增强课程教学的趣味性，促使学生积极参与，在实验中勤于动手、动脑，实现教师教学方式和学生学习方法的转变。

2.1采用多媒体辅助教学和建设实验教学网络平台

多媒体教学是利用多媒体软件对文本、声音、图像、图形、动画等信息进行处理，教师配合多媒体放映进行讲解，将教学内容用特技方法显现出来，能充分创造一个有声有色、图文并茂、生动直观的教学环境，从视觉、听觉等多方面给学生留下深刻印象。无机化学实验教学可以采用多媒体(视频)教学，它不仅教学信息量大，而且可以非常直观地演示实验操作和过程。随着现代科学技术的发展，有些实验可以采用多媒体技术进行辅助教学，如基本操作单元、仪器的使用等。这些实验项目信息量大，操作细节多，仅靠教师在课堂教学有限的时间内进行演示和讲解往往是不够的，而且总有学生没有注意到一些具体操作细节，因此，可以将这些实验演示制成多媒体课件或视频资料，放在课程网络平台上，学生可以不受时间、空间的限制，反复观看，自主地开展预习、复习。这样不仅增强了课堂教学的可视性，而且增加了教师演示的可再现性，延长了学生的学习时间，从而有益于提高学生操作的规范性，使实验教学得到延伸。

2.2将生产生活实例和教师科研项目引入实验教学课堂

不同专业对无机化学实验教学的要求是不一样的。我院材料化学专业的培养目标是培养具备材料化学相关的基本理论知识和基本技能的应用型高级专门人才。因此，学生必须掌握物质的结构与性质、性能的关系，这需要在教学中注意教学内容的层次性。在无机化学实验教学中，我们尽可能选择与专业相关的真实实验课题和实验样品，将生产生活实例引入实验课堂，营造实战氛围，做到知识性、实用性、趣味性的统一。同时，我们还选取了一些与生活息息相关的实验，如锂离子电池正极材料的制备、胶囊壳中铬含量测定等，这样的实验学生感兴趣，实验热情高，有助于学生综合能力的培养。为了进一步提高实验课堂教学质量，我们还在课堂教学中引入教师最新科研课题成果，使实验教学更加贴近科研实际，既丰富了实验教学内容，又增加了实验教学的先进性、新颖性，在加深学生对所学知识的理解和实验技能的熟悉时，还能培养他们的科研兴趣，提高理论联系实际的能力，对科研工作产生感性认识。

2.3实施开放性实验教学

在传统的无机化学实验教学中，学生往往处于被动地位，教师处于主动地位。从实验项目选择、实验方案选择、实验仪器与试剂选择，都由实验老师预先完成。在这种照方抓药的实验教学模式中，学生往往兴趣不高，应付了事。在优化实验教学内容结构的前提下，实行开放式实验教学模式，可以提高学生实验兴趣，强化教学效果。在学生自主的基础上，利用学生课余自由时间开放实验室，对于实验技能较差的同学，让他加强基本操作单元和基本技能的练习。在学生较好地掌握实验基本操作技能后，可以让学生自主选择一些设计型、综合型、应用型实验。在教师的指导下，学生独立设计实验方案，独立完成实验，并认真进行总结，以全面锻炼学生的实验能力和提高综合素质。

3结语

为了适应地方工科院校工程应用型人才培养的要求，无机化学实验教学改革一直在讨论和进行中。我们根据我院材料化学专业人才培养方案，对目前无机化学实验教学内容、教学方法和教学手段及考核方式等方面进行了改革，以全面培养学生的工程应用能力，适应经济社会发展对人才的要求。通过几年来的教学实践与探索，我们已初步建立一套具有可操作性的无机化学实验教学方法与体系，使学生在实际操作能力、实验方案设计、求真务实的实验态度、分析问题和解决问题的能力及创新能力培养等方面得到了良好的锻炼。

材料化学篇3

关键词：化学化工材料；应用技术；研究

伴随着当前社会经济建设的不断发展以及科学技术的飞速进步，化学化工材料与人类社会的关系也越来越密切。而自从可持续发展社会这一概念的提出，在应用化学化材料时也有了更加严格的要求。在当前，化学化工材料不仅要能够满足应用过程中的各项参数，同时也应当要减少对环境的破坏，研究并应用绿色型化学化工材料，这样一来才能在发展社会经济建设的同时，保障生态环境的可持续发展，为国民以及未来的子孙后代创造出更加良好的生存环境。在当前，对于绿色型化学化工材料需求最高的就是建筑行业以及农业生产行业。

1化学化工材料在建筑行业中的应用

从当前建筑行业的实际发展状况来看，化学化工材料的应用是十分广泛的，从外部结构到内部装修都需要用到化学化工材料。然而，虽然应用十分广泛，但是在2008年以前绿色型化学化工材料在建筑行业中的应用却一直存在瓶颈。而到了2008年，在建造奥运会场馆之一的水立方时，大量的绿色化学化工材料被应用到建筑的施工当中。譬如说，水立方的主体结构采用的就是以水性聚氨醋为主要成分的有机化合物。该化合物不仅具备较高的粘合度，同时还兼具零挥发的特性，这样一来，既能够减少维护成本，同时也能够起到保护环境的作用。同时，水性聚氨醋的防火性也较好，对于提高场馆的安全性也有着极大的帮助。众所周知，在任何一座建筑的施工当中，建筑的防火性都是最受关注的问题之一。因此，水性聚氨醋的应用对于保障场馆的安全，延长场馆的使用寿命有着极大的帮助。而这也为建筑行业未来的发展当中，绿色型化学化工材料的使用奠定了基础。除了防火性以外，对于建筑来说，隔热性以及保温性也是较为重要的功能。当前，为了提高建筑的隔热性与保温性，施工单位在进行施工的时候倾向于使用聚氨醋硬泡材料，该材料的应用不仅能够有效提高建筑的隔热性和保温性，同时也具备降噪功能。而除了采用聚氨醋硬泡材料来加强建筑的隔热保温性能以外，也可以将乙烯一四氟乙烯的共聚物应用到建筑工程的建设当中，这是因为，乙烯一四氟乙烯的共聚物具备控制室内温度的功效，因此能够更好的调节建筑内部温度，同时还可以起到节能的效果。

2化学化工材料在农业生产中的应用

伴随着当前科学技术的不断发展，各式各样的化学化工材料已经被广泛的应用到农业生产当中。然而，随着绿色以及环保概念的提出，当前的国民也开始注重农副产品的绿色性，农副产品不仅要具备较高的品质和口感，同时也需要具备较高的安全性。在这样的情况下，绿色型化学化工材料的应用不仅能够更好的满足于国民对于农副产品质量以及价格上的要求，同时也能够满足与国民对于绿色、生态的要求。在农业生产过程当中，农药的应用是少不了的。然而，传统农药的应用，虽然能够提高农作物的产量以及品质，但是却忽略了对人体以及环境的伤害。而随着当前人们观念不断地刷新以及科学技术不断的进步，已经有许多人认识到农药对于人体和环境造成的危害。因此，安全绿色农药的研发迫在眉睫。从目前我国化学农药的研发成果来看，腐殖酸类农药对于农作物的生长以及环境的保护有着巨大帮助。这是因为，腐殖酸类农药不仅具备较高的降解性，同时残留物也较少，这样一来就能够减少农药在土壤、农作物上的残留，从而进一步保护生态环境以及国民的身体健康。除此之外，在农业生产过程当中，经常将生物菌剂与化学化工材料进行结合应用。之所以要这样做是因为在当前的农业生产当中，生物菌剂的应用虽然能够改善农田的土壤环境，保护生态环境。但是，在实际的农业生产过程中，由于农业生产中任何一项活动都有可能对农田土壤中的细菌结构造成影响，因此使得生物菌剂无法充分的发挥作用。这样一来，就使得生物菌剂无法发挥真正的效用。而生物菌剂与化学化工材料的结合应用，就能够有效的发挥生物菌剂作用，有效控制农作物生产过程中的病原菌，从而帮助农作物更好的进行生长。

3结语：

综上所述，无论是建筑行业还是农业生产行业，化学化工材料的应用都是必不可少的。然而，随着当前生态环境问题的加重，可持续发展社会概念的提出，在使用化学化工材料进行施工、生产等工作时，必须要注重化学化工材料的绿色性，这样一来才能促进我国社会经济建设的同时，保护我国的生态环境，为国民的生活创建更加优良的空间，实现社会主义现代化社会的建设。

参考文献：

[1]陈广峰.简述化学化工材料的应用技术研究[J].建筑工程技术与设计,2016(28).

[2]赵广理.化学化工材料应用技术研究[J].城市建设理论研究:电子版,2014(20).

材料化学篇4

关键词：《材料电化学》；教学改革；教学实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）10-0154-02

一、引言

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，材料科学的发展与突破可促进时代的变迁，推动人类物质文明和社会进步。随着当今科学技术的蓬勃发展，材料学和电化学交叉领域的研究越来越受到科技工作者的关注，例如化学电源中电极材料的表面修饰与改性、新型纳米结构材料的电化学制备、电解质材料的研发、传感材料与信息转换材料的发展等。而现代电化学与材料科学相互交叉、渗透，也逐渐形成了新的分支――材料电化学。鉴于材料电化学研究的广度和深度呈现快速增长的趋势，越来越多的高校在材料学相关专业开设了电化学原理课程，并将其作为专业的重要基础选修课程之一。与材料专业其他选修课相比，《材料电化学》是一门综合性、专业性和实践性很强的课程，其内容涉及电化学、材料、物理、化学等领域，具有涵盖范围广、知识点复杂以及知识更新快的特点。要清楚地教授课程内容并取得良好的教学效果存在一定的难度，迫切需要在课程教学自身进行创新和改革。本文通过分析《材料电化学》课程的教学现状，初步探讨了如何结合功能材料专业特点和电化学基础课程内容，对教学内容、教学方法以及考核方式等方面的改革进行了探讨，以期提高教学效果。

二、《材料电化学》课程的教学现状

《材料电化学》课程的教学目标：（1）掌握电化学的基础理论知识，包括电化学热力学和电化学动力学两大方面的基础理论。（2）熟悉材料电化学的研究方向和热点，包括材料电化学制备和化学电源。通过这两大内容的学习旨在使学生掌握一定的材料电化学的综合知识，加深对应用于材料领域的电化学知识的理解，学会分析和解决材料电化学应用领域中的各种实际问题的能力，并着重培养学生多向思维能力，为后续金属腐蚀与防护、电化学测试技术和能源材料等专业课程学习奠定基础。

目前在课堂教学过程中存在以下问题：（1）教学内容与教材的匹配。《材料电化学》是一门新兴的综合性学科，尚未见有与材料科学与基础、材料力学性能和材料制备方法等基础课所匹配的经典教材。（2）课程教学以教师在课堂中教授为主，学生非主动接受枯燥和丰富的知识，没有相关实验辅助，对许多抽象内容难以理解。（3）课程的考核方式以笔试为主，导致学生对于知识的综合理解运用能力得不到锻炼。以上3个典型问题导致学生学习积极性不够、教学效果差，因此《材料电化学》课程在功能材料专业本科教学中进行改革是十分有必要的。

三、课程教学策略

1.教学内容的构建。我校的功能材料专业主要是培养具有金属功能材料、磁性材料、储能材料和发光材料等新型功能材料专业背景，满足能在新型功能材料制备、加工和测试等领域教学和技术开发的综合性科学研究与工程技术人才。因而在教学内容实践中要综合考虑材料学与电化学两门学科的特点，国内目前还没有教材可以完全综合了电化学基础和材料电化学应用两方面的知识。考虑到本科生在前期学习中掌握的电化学方面的知识有限，本课程教学以基础教学为主，因此选用普通高校“十一五”规划教材――李荻编著的《电化学原理》作为本课程中电化学的基础知识教材，兼顾参考赵辉译著的《纳米材料电化学》作为本课程中材料电化学制备知识教材。

最后，教学内容分成基础知识和实例应用两大部分展开。（1）介绍概括性强的电化学基础知识：①电化学热力学知识，包括电解质溶液、相间电位、可逆电极、不可逆电极和平衡电极电位；②电化学动力学知识，包括电极/溶液界面的结构与性质、电极过程、液相传递步骤动力学和电子转移步骤动力学。（2）按照电化学在材料科学的应用介绍实例部分：①电化学方法制备纳米材料，以电沉积法制备半导体量子点薄膜为实例；②化学电源电极材料，以锂离子电池为实例，阐述电池的工作原理及其电极材料的研发进展。通过实例介绍来引导学生将电化学基础与材料学知识之间进行比较和整合，从而牢固地把握所学的材料电化学基础知识，也为后继其他专业课的教学打下坚实的基础，形成良性循环。

2.教学方式的改革。目前，课堂教学中以多媒体教学为主，多媒体教学虽然可以节省教学板书时间，但是不容易让学生把握教学重点和难点内容，尤其是重点知识点的分析需要独立思考，难点知识的阐释需要互动探讨，所以有必要安排不同的学习活动，引导学生从感性体验走向理性分析，再开展批判性阐释。在教学实践中，讲到一些重要知识点，例如关于平衡电极电位的计算，适当地使用板书，逐步写出电极反应方程式，根据能斯特方程计算出电极电位，这种逐步讲解的过程可以使学生有更多的思考时间，理解和消化讲解内容。

《材料电化学》是一门与实践结合紧密的课程，单一的理论知识的讲解容易导致学生对于知识点的理解不够深入。由于该课程的教学课时十分紧张，没有安排实验与实践环节，为了弥补实验环节的缺失，可以充分利用多媒体教学的优势引入典型电化学实验的视频，例如铜锌原电池的构建。通过视觉感受加深学生对原电池的构建，电极反应的现象和原电池电动势的计算的理解和认识。

3.考核方式的设计。目前高校中，理论课程的考核方式仍以笔试为主，期末考试成绩通常占总成绩的70%以上，然而这种考核评价方式使得大多数学生对知识与技术的学习走进误区，被动记住书本中相关知识点即可，从而忽略了自身的批判性独立思考与深入理解，不利于认知结构的积极建构。在我们的课程中，期末考核采用开卷考试方式，最终成绩由平时成绩（20%）、课后作业（20%）及开卷考试成绩（60%）构成最终成绩。其中，平时成绩主要包括课堂出勤、问答互雍屠砺壑识点随堂测试等方面的考核；课后作业考察学生对知识点的理解和运用；开卷考试检验学生对教学内容的掌握情况。采用这种考核机制，期望有效调动学生的学习主观能动性，加深对基础知识的理解和掌握。

四、结语

通过上述对《材料电化学》课程开设所采取的改革措施与实践，明确了我校功能材料R翟诟每纬讨械慕萄内容、教学方式和考核方式，将抽象的电化学基础知识与材料领域的实例应用紧密结合起来，有利于发挥学生的学习主动性，使学生掌握材料电化学的基本理论，为将来的学习和工作奠定基础。

参考文献：

[1]刘丹青,苏轶坤,王雷.材料学专业《电化学原理》教学改革初探[J].广东化工,2016,(43):122-124.

[2]王莹,任玉荣,袁宁一.电化学基础在新能源材料专业中的教学改革与实践探索[J].教育教学论坛,2014,(37):160-161.

[3]陈丽江,洪小平.探讨应用化学专业《电化学原理与应用》课程教学[J].教育教学论坛,2011,(29):43-45.

[4]李荻.电化学原理[M].北京航空航天大学出版社,2008.

[5]普利斯.材料电化学[M].北京:科学出版社,2008.

[6]张勇,王力臻,张林森,李晓峰,张爱勤,宋延华.加强素质教育,深化电化学工程系列课程教学改革[J].河南化工,2010,(21):68-71.

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[9]吴旭冉,贾志军,马洪运,廖斯达,王保国.电化学基础(Ⅲ)――双电层模型及其发展[J].储能科学与技术,2013,(02):78-82.

[10]邵艳群,彭开萍.加强课程改革提高专业硕士的职业性――以《电化学原理与测试技术》为例[J].高教学刊,2016,(02):63-64.

The Curriculum Teaching "Materials Electrochemistry" Study and Practice

QIN Hai-ying

(Hangzhou Dianzi University College of Materials& Environmental Engineering,Hangzhou,Zheijiang 310036,China)

Abstract:The "Materials Electrochemistry" is the functional materials professional undergraduate professional elective courses,this article embarks from the curriculum characteristics and teaching status quo,combining with the characteristics of functional materials professional and electrochemical course content,discusses the "Materials Electrochemistry" course teaching content,teaching method and examination mode reform and practice,put forward the feasible measures of the course teaching reform.

材料化学篇5

由于碳材料本身的电性能的优越，其在电化学分析中的地位也越来越重要。还有碳材料与相关金属的配位能力，它又成为有机配位化学的新宠。谈及应用性，碳材料运用于仪器分析教学的例子绝不在少数。因此，我们说新型碳材料的重要性已让各个学科都不能忽视它们。在本科教学中，我们可以重点教授它的基础结构方面知识；而在研究生教学方面，重点则可以放在科研运用上。国内大学课程概况由于新型碳材料蕴含着理论上勃勃的生命力及实践上无限的发展潜力，国内大学有关物理、化学及材料相关学科已纷纷开设相关课程。关于此方面基础内容的学习，我们在本科教学中的无机化学、物理化学及结构化学课程或化学前沿课程中均有涉及，而针对相关专业研究生，内容会设置得更深入更具应用性。以下表1作为例证展示。我们可以由表中领会到国内各大学都十分重视碳材料相关学科，已开设的基础理论课程旨在将理论运用到实践研究中，以期得到更新更有意义的创新成果。

相关碳材料的教学运用既然新型碳材料涉及多个学科的交叉，那么高校教师就必须重视这一领域的最新发展，将其融合进自己的课堂教学和实践过程中，引发学生的兴趣并塑造他们的知识素养，使教学始终保持旺盛的活力和足够的吸引力，为高素质创新型人才的培养打下坚实基础。本文重点介绍现阶段发展迅速的碳纳米材料（富勒烯、碳纳米管和石墨烯）的相关教学运用。在无机化学杂化轨道理论章节中，由于金刚石是sp3杂化，富勒烯、碳纳米管和石墨烯都是sp2杂化，卡拜是sp杂化，我们将碳材料的多种同素异形体的立体结构展示给学生看，可以让学生不单认识到平面分子中的杂化轨道，而且从立体影像中能更形象地体会到杂化轨道的真实展示。讲授结构化学原子结构及点群一章时，我们向学生补充讲授碳的各类同素异形体对称性情况及所属点群，把理论中的原子结构化学键与当前前沿领域结合起来，以引发学生的求知欲和对科研工作的向往。［1］在化学前沿课程介绍碳纳米材料时，初次接触到这些名词的学生可能难以接受。我们可以适时地把科学家语录或者形象比喻引入课堂中。比如介绍富勒烯，我们就把该领域的权威专家中科院化学所王春儒研究员的评论作为引言：“诸多异乎寻常的性能，使富勒烯对化学、物理、材料、医药、微电子等领域产生了深远影响，在应用方面显示出诱人前景。”介绍碳纳米管和石墨烯的卓越性能时，则可以引用诺贝尔奖委员会所举的例子：“碳纳米管中碳原子的对称性使其比计算机芯片上硅的导电性更好，其电阻更低产生的热量也更少，这一特性对于芯片制造商来说其价值是巨大的。”“如果用1平方米的石墨烯吊床去承载4公斤的猫，那么这只吊床只有0．77毫克，比猫的一根胡须还轻，并且用肉眼几乎看不到这只吊床的存在”。相信学生听完了这些比喻后会对这3类碳纳米材料留下深刻的印象，且理解了相关性质。同时，他们也会由此对其充满兴趣，对化学这一神奇的学科充满热爱及探索的欲望。

新型碳材料的研究对化学科研的影响

新型碳材料的性质几乎可以包括所有物质的性质甚至相对立的性质：从全透光到全吸光、极硬到极软、隔绝热到良导热、绝缘体到半导体再到导体、超导体等。国内外已有相当一部分机构专门研究相关碳材料的创新应用。例如，中科院兰州化学物理研究所、清华大学的一碳化工国家重点实验室、上海大学的低维碳材料与器件物理研究所、美国肯塔基大学的先进碳材料中心以及山西大同大学的碳材料研究所等等。本文重点介绍碳纳米材料（富勒烯、碳纳米管和石墨烯）的相关科研运用。

（一）富勒烯的相关应用材料学方面：富勒烯的高度对称性决定了它在电、磁、光材料领域的应用十分重要。例如，北大合成的K3C60和RbC60超导体及中科院研究出的C60与四氮富勒烯化合物形成电荷转移复合物，均达到当时期国际先进水平；再如由C60掺入高分子合成光学限幅材料，将有机配合物与之配伍形成有机铁磁体，实现了人们以廉价碳材料代替昂贵金属材料的期望。生物功能学方面：它的衍生物具有良好的生物活性，能使DNA选择性地进行分裂；它还具有抗病毒活性，用其合成生物功能材料、催化剂，在超分子化学、仿生化学领域有重要作用。电化学方面：基于富勒烯衍生物来修饰电极的DNA电化学传感器的研究已获得了一定进展。

（二）碳纳米管的相关应用电化学方面：碳纳米管用于修饰电极可以降低氧化还原反应产生的过电位，对生物分子活性中心的电子传递具有促进作用，能改善生物分子氧化还原的可逆性。基于多壁碳纳米管复合膜的电化学DNA生物传感器可实现特异性基因片段的快速检测。基于碳纳米管的电化学生物传感器用于环境检测的研究也颇具进展。材料学方面：碳纳米管具有优良的电学和力学性能，是复合材料的理想添加剂。碳纳米管电容器具有良好的放电性能，锂离子电池是碳纳米管应用研究领域之一。碳纳米管储氢材料在燃料电池系统中用于氢气存储。由于其表面原子配位不全以及键态与内部不同等导致表面活性位置增加，它又成为理想的催化剂载体材料。［2］仪器分析方面：在电泳领域，碳纳米管可作为电泳分离介质添加剂或作为一种固定相；在色谱法中，多壁碳纳米管石墨化程度较高，可作为气相色谱、液相色谱和毛细管电动色谱的固定相。在质谱分析中，碳纳米管的背景信号少，因此作底物时峰强、分辨率及信噪比均有很大提高。在分子光谱领域，羧基化碳纳米管引入了亲水基团，降低溶液的表面张力使检测的灵敏度和稳定性增强。在萃取法中，其共轭结构体系可与有共轭结构的化合物强烈吸附，使检测限大大提高。

（三）石墨烯的相关应用电化学方面：基于石墨烯的超级电容器具有良好的功率特性，有其独特的优势。薄层石墨烯在锂离子电池负极材料中也有较好的应用前景。良好的透光性和导电性使它在电池领域成为很有潜力替代ITO的新材料。结合高比表面积和对金属离子的富集作用，石墨烯修饰电极被广泛应用于无机金属离子的检测。此外，石墨烯良好的电化学发光性能使它又成为继量子点之后又一灵敏的电化学发光材料，可用于电化学检测。材料学方面：石墨烯具有优异的电学性质、机械性能以及高比表面积，利用其对一些材料进行修饰，或与聚合物、金属、半导体等复合，可得到优异的复合功能材料。由于石墨烯具有优异的氢气吸附特性，它可作为储氢材料。在生活中，石墨烯还可作为超导材料、防静电衣料、减少噪声的元件等。［3］生物传感方面：由于碳原子都在外表面上，对外界事物的响应极其灵敏，利用石墨烯制成单分子检测器就能成为高灵敏传感器；哈佛大学和麻省理工大学联合发现石墨烯非晶体碳复合膜制成人工膜可用于DNA测序。各类基于石墨烯修饰的生物传感器被广泛研究对于生物质的检测，比如谷胱甘肽、辅酶等。#p#分页标题#e#

新型碳材料应用前景展望

材料化学篇6

关键词：高分子材料与工程专业；有机化学；教学现状；教学改革

有机化学是化学学科中的一个十分重要的组成部分，它的主要研究对象是有机分子，从有机物结构入手，研究有机化合物的化学性质，在分子水平上探知未知世界的基础学科。在我校，有机化学是面向化工学院、药学院二年级，以及海洋学院一年级学生开设的专业基础课程，是“大类培养”的主干课程。通过有机化学课程的学习，可使化学类学生掌握有机化学领域的基本理论、基本知识和实验操作技能，把握有机化学发展领域的新概念、新动向和新技术，同时为后续专业课的学习打下坚实的基础。

1.教学现状

在工科院校，有机化学的教学课时“缩水”，如我校有机化学虽然是“大类培养”的重要专业基础课，但是其课时数被压缩到64个学时，教师必须在一个学期之内完成教学。而有机化学作为高分子材料与工程专业的基础课，是高分子化学、高聚物合成工艺学、高分子材料学等后续专业课的基础，学生必须在有限的课时数里掌握《有机化学》这门课程，难度大，任务重。另外，由于江苏省高考制度，较大部分的学生高中阶段选修的“物生”，进入大学后化学知识特别是有机化学基础知识非常薄弱，一个教学班级里，学生的化学知识水平参差不齐。通常是刚进入大学的第一学期学习无机化学，对于选“物生”的学生来说，没有化学基础，一开始就挫伤他们学习化学的自信心。学习有机化学时，多数学生对有机化学的学习有畏惧感。如果入校时对专业认知不够，不能看到有机化学学习对高分子材料与工程专业学习的重要性，更是对有机化学失去兴趣。再者，有机化学课程自身的特点，由于有机物数量多，结构多变，机理难掌握。而工科院校的有机化学课时数又被压缩，教师为了教授完大纲的教学内容，不得不采取“满堂灌”教学方法，使得学生缺乏主动获得知识的能力，被动“填鸭式”教学必然导致教学效果不理想。一学期教学结束，发现学生知识掌握不好，除了少部分拔尖的学生，大部分学生对这门重要的专业基础课一知半解，学到的有机知识很少。

2.教学改革

结合有机化学学科规律，针对高分子材料与工程专业特点，对教学内容进行优化、取舍；改进教学手段，选聘高年级本科生、研究生做助理班主任，让他们参与本科生教学，形成多元化的本科生教学队伍；改革考核方式，实现高分子材料与工程专业有针对性的考核方式，教考分离。（1）改革教学内容有机化学的教学关键是引导学生“有机”这一学科，不同于其他几门基础化学课，有机化学基本不涉及计算，不涉及公式，说的是图片的拼接，化学键的断裂与重组，以构建新的有机分子。那么，在教学过程中如何引导学生使用“有机思维”思考问题才是关键。当我们谈到如何面对课时数被压缩这个问题，如果抓住“引导学生进入有机化学这个学科”这个关键问题，就能依据高分子材料与工程专业的培养方案，深入分析研究教学大纲和教学目标，对教学内容进行取舍。在改革教学内容时，还要考虑以下两个方面问题：一是研读多种版本的教材，最新版本的中、英文有机化学教材和专著等，从不同研读、分析深度的教材方面，准确把握“基础有机化学”教学重点、难点，结合高分子材料与工程专业的特点来取舍教学内容。二是关注高分子领域的研究前沿，发展动态，结合传统的知识，推陈出新，把最新的知识信息教授于学生，引导学生了解最新的前沿，激发他们的兴趣，使之感觉到目前所学知识的有用性。（2）改革教学手段我校近年实施了一项“班主任助理”制度，选派高年级本科生、研究生担任本科生班级班主任助理，取得了很好的教学效果。高年级本科生、研究生参与本科生教学，形成多层次、多元化的本科生教学队伍。高年级本科生已经学习了有机化学专业基础课，经历过有机化学的学习和考核，有自己的学习方法和技巧；他们已经进入高分子材料与工程专业课程学习，对哪些知识对专业课学习重要有切身体会；他们与低年级学生同属于一个年龄阶段，有更多的共同话题，沟通交流更容易，帮助学生及早发现自己的优缺点，扬长避短。高分子材料与工程研究方向的研究生，通常具有扎实的专业基础知识，已经接触了专业的前沿研究方向，可以对高分子材料与工程专业低年级学生的学业、思想及心理等方面给予关心和指导。而且本科生可以在研究生的带领下主动做一些创新创业项目，这使得本科生更清楚自己在课堂学习中哪方面有不足，增强本科生对基础知识学习的热情，使他们在有机化学课堂学习中更积极、努力。（3）改革考核方式良好考核方式可以极大地促进学生的学习热情，提高他们学习的积极性。目前，我院不同专业实行统一考试，如环境工程、化学工程、安全工程和高分子材料与工程等专业统一出卷，流水阅卷、统一登分，做到公正、准确。但是，这种“统一”的方法抹杀不同专业对有机化学需求的不同，使得教师和学生忽视基础课对后续专业课的影响，结果是为了考试而学习，不能真正掌握自己专业需求的有机化学知识。为了提高学生的整体素质和学习积极性，我们应实现不同专业单独出卷、单独考核的方式。卷面上可以体现出适合高分子材料与工程专业的题目，结合他们的后续专业课程。哪些知识是有机化学这门课程必须掌握的基础知识，哪些知识是关联高分子材料与工程的专业知识。同时，建立针对性的有机化学试题库，使学生接触更多不同的题型，拓宽知识面。建立适合高分子材料与工程专业的有机化学试题库，有机化学课程理论考试按照一定的难度系数、教学要求、考试范围等，统一从试题库里抽调，实现教考分离。

3.结语

为全面提升高分子材料与工程专业的有机化学教学质量，我们要结合有机化学学科规律，针对高分子材料与工程专业的专业特点，从学生的实际出发，认真分析总结，精选教学内容，创新教学手段，改革考核方式，不断激发学生的学习兴趣，以提高高分子材料与工程专业的人才培养质量。

参考文献：

［1］黄杰，周冕，李又兵，王选伦.高分子材料与工程专业《有机化学》教学改革探索与实践.广州化工，2014（42）：186-187.

［2］陶传洲，刘玮炜，曹志凌，史大华，王建，程青芳.环境工程专业有机化学课程教学现状及改革.中国科教创新导刊，2010（34）：78.

［3］刘国福，李慧，熊艳，研究生在提高本科生人才培养质量中的作用初探.中国教育技术装备，2012（9）：20-21.

［4］陶传洲，刘玮炜，曹志凌，史大华，王慧彦，王建，程青芳.工科院校如何面对课时数“缩水”的有机化学.广东化工，2010（37）：169，181.

材料化学篇7

【中图分类号】 G633.8 【文献标识码】 A

【文章编号】 1004―0463（2016）02―0118―01

化学史是优质的教学资源，能为学生创设各种真实的学习情境，营造生动有趣、基于生活经验与社会文化的学习氛围，提高学生学习的积极性。我国义务教育化学课程标准把化学史作为“可供选择的学习情景素材”，人教版九年级化学教材中安排了38个史料素材。依据教材内涵，以史料素材为载体，使之与化学教学合理地有效结合，优化课堂结构，促进学生对化学知识的建构，提高教学质量。

一、以史为线，激发学生学习化学的兴趣

兴趣是学生学好化学的直接动力。化学教学中适时穿插一些与化学知识相关的趣闻轶事、探索路上的一些障碍情景，引导学生追寻化学发展的历程，拉近学生与化学的距离，增强学生对化学的亲切感，激发学生的求知欲。如学习石灰石时，引用于谦的《石灰吟》，分析诗里运用托物言志的手法，探究诗中隐含的化学反应。学习空气时，穿插化学史上科学家们探索空气成分的艰辛历程。生动的史实素材与教材知识相结合，丰富课堂教学，引起学生的好奇心、调动学习的主动性，有助于知识的理解和记忆，以达到提高教学质量的效果。

二、以史为鉴，启迪学生的科学思维方法

化学教学不仅在于传授理论知识和实验技能，还在于向学生揭示并汲取渗透于知识中的科学思想。恰到好处地把一些化学家研究问题的科学思维方法和对待问题的态度同培养学生的科学态度和发展学生的思维能力相结合，提升化学素养，培养学生思维的灵活性。如学习原子的结构时，结合原子分子学说的确立过程，学习其中科学抽象的方法。学习元素周期表时，延伸门捷列夫抓住“原子量”，创造性地坚持以化学性质为主制定出元素周期表。学习质量守恒定律时，精选普利斯特里和拉瓦锡的科学实验探究。这些都闪烁着化学家创新性思维的火花，启迪学生刻苦学习，掌握科学的学习方法。

三、以史为镜，体现化学教育的人文价值

化学蕴含着丰富的人文内涵。从化学发展的历史看，化学家孜孜以求的探究精神、实事求是的科学态度和创新意识都展示了化学家的人文精神品质，对塑造学生健全人格具有重要的教育意义。从化学与人类社会相互作用的历史看，化学在促进人与自然和谐相处、推动人类文明进步的同时，也在一定程度上破坏着我们的生存环境。如食品添加剂的过量使用、自然资源的过渡消耗、生态失衡、环境污染等负面效应。恰当的化学史学习必将培养学生的爱国思想和创新精神，增强社会责任感，使他们确立科学的正确社会评价，关心地球、关心人类社会的可持续发展问题，用好化学这把“双刃剑”。

四、结合史料，革新化学教学的方式方法

化学史料情景素材融入化学教学的方式多种多样，需要针对具体的情况采用不同的教学方式和方法。除课堂教学中引用小故事、视频、图片、投影等多媒体手段外，还可运用课外活动形式、校园文化形式和研究性学习模式进行化学史教育。如创建化学兴趣小组，开设专题讲座，指导学生阅读化学史相关书籍；利用校园橱窗和黑板报开辟化学史专栏，定期整合化学史话、科学家的故事、发明成果和相关图片作为拓展性阅读素材，营造校园文化隐性课程。指定相关内容的研究性学习实践，改变学生的学习方式和教师的教学方式。

五、紧扣目标，立足学生，优化史料素材

化学史料素材的创设必须与课堂教学目标相吻合，不能刻意死套框架、大量堆砌，也不因课堂时间紧张而泛泛而谈。必须立足学生发展，符合学生已有认知水平，不能超出学生理解能力或知识储备。同一个化学史资源，可以在多个方面同时发挥作用，教师要根据课堂需要，确定学习知识是适合以化学史为导向的。同时要善于挖掘化学史中的情感因素，从诱发、陶冶、激励和调控四方面优化教学，促使不同学生与情景素材融为一体，达到深度参与。挖掘、优化史料素材，把握素材“度”和“量”的原则，以提高素材的实效性。

总之，“课”给学生以知识，“史”给学生以智慧，二者相辅相成。在基础教育课程改革中，化学史料的发掘不仅是开发课程资源的有效途径，更是提高化学教学质量的给力载体。

材料化学篇8

以下为材料化学专业排名靠前的学校，相对比较好：

材料化学专业排名被评为A+等级的学校有：北京大学、复旦大学、浙江大学、中国科学技术大学、山东大学；材料化学专业排名被评为A等级的学校有：南京大学、武汉大学、四川大学、中山大学、天津大学、哈尔滨工业大学、兰州大学、南京理工大学、武汉理工大学、西北大学、华东理工大学、南京工业大学、河北工业大学。

（来源：文章屋网 ）